实验四-自动重合闸实验

实验四自动重合闸实验一、实验目的1、了解自动重合闸的作用2、了解自动重合闸装置的原理3、了解自动重合闸与继电保护之间如何配合工作二、基本原理1．DCH-1重合闸继电器构成部件及作用运行经验表明，在电力系统中，输电线路是发生故障最多的元件，并且它的故障大都属于暂时性的，这些故障当被继电保护迅速断电后，故障点绝缘可恢复，故障可自行消除。若重合闸将断路器重新合上电源，往往能很快恢复供电，因此自动重合闸在输电线路中得到极其广泛的应用。在我国电力系统中，由电阻电容放电原理组成的重合闸继电器所构成的三相一次重合闸装置应用十分普遍。图4-1为DCH-1重合闸继电器的内部接线图。图4-1DCH-1型重合闸继电器内部接线图继电器内各元件的作用如下：（1）时间元件KT用来整定重合闸装置的动作时间。（2）中间继电器KAM装置的出口元件，用于发出接通断路器合闸回路的脉冲，继电器有两个线圈，电压线圈（用字母V表示）靠电容放电时起动，电流线圈（用字母I表示）与断路器合闸回路串联，起自保持作用，直到断路器合闸完毕，继电器才失磁复归。（3）其他用于保证重合闸装置只动作一次的电容器C。KAM3KAM1KT21KAMIKAM424317RHL53RVKAM686R4R75RKT10KAM212CKT1用于限制电容器C的充电速度，防止一次重合闸不成功时而发生多次重合的充电电阻器4R。在不需要重合闸时（如手动断开断路器），电容器C可通过放电电阻6R放电。用于保证时间元件KT的热稳定电阻5R。用于监视中间元件KAM和控制开关的触点是否良好的信号灯HL。用于限制信号灯HL上电压的电阻17R。继电器内与KAM电压线圈串联的附加电阻3R（电位器），用于调整充电时间。由于重合闸装置的使用类型不一样，故其动作原理亦各有不同。如单侧电源和两侧电源重合闸，在两侧电源重合闸中又可分同步检定、检查线路或母线电压的重合闸等。2．重合闸的动作原理现以图4-2为例说明重合闸的工作过程及原理，图中触点的位置相当于输电线路正常工作情况，断路器在合闸位置，辅助触点QF1断开，QF2闭合。DCH-1中的电容C经按钮触点SB1（EF）和电阻4R已充电，整个装置准备动作，装置动作原理分几个方面加以说明。（1）断路器由保护动作或其他原因（触点1KAM闭合）而跳闸此时断路器辅助触点QF1返回，中间继电器9KAM起动（利用10R限制电流，以防止断路器合闸线圈KC(L)同时起动）其触点闭合后，起动重合闸装置的时间元件KT经过延时后触点KT1闭合，电容器C通过KT1对KAM（V）放电。KAM起动后接通了断路器合闸回路（由＋→SB(EF)→②→KAM1→KAM(I)→①→KS→XB→11KAM2→KC(L)→QF1→－）KC(L)通电后，实现一次重合闸，与此同时，信号继电器KS发出信号，由于KAM(I)的作用，使触点KAM1、KAM2能自保持到断路器完成合闸，其触点QF1断开为止。如果线路上发生的是暂时性故障，则合闸成功后，电容器自动充电，装置重新处于准备动作的状态。（2）如果线路上存在有永久性故障此时重合闸不成功，断路器第二次跳闸，9KAM与KT仍同前而起动，但是由于这一段时间是远远小于电容器充电到使KAM（V）起动所必需的时间（15～25s）因而保证了装置只动作一次。（3）重合闸装置中间元件的触点KAM1发生卡住或者熔接，为了防止在这种情况下断路器多次合闸到永久性故障的线路上去，用中间继电器11KAM，因为断路器合闸于永久性故障时，触点1KAM再次闭合跳闸回路（由＋→1KAM→11KAM(I)→QF2→KT(R)→－）11KAM(I)起动，如果KAM1已熔接或卡住，则中间继电器通过11KAM（V）自保持，并通过11KAM3发出信号，其动断触点11KAM2断开了合闸线圈回路，从而防止了断路器多次合闸。（4）手动跳闸当按下SB(AC)，断路器跳闸。由于SB(EF)已断开，切断了装置的起动回路，避免了断路器发生合闸。（5）手动合闸（在投入前应先将装置中电容器C放电完毕）当按下SB，接通电容器C的充电回路（由＋→SB(EF)→⑧→4R→③→－）此时如果在输电线路上存在有永久性故障，则断路器很快又被切除，因为电容器来不及充电到使KAM（V）起动所必需的电压，从而避免了断路器发生合闸。当用于双端供电的一次重合闸装置时，应该在回路中串入检查同期及检查无压的接点。3．自动重合闸之前加速保护动作自动重合闸前加速保护动作简称为“前加速”。其意义可用图4-3所示单电源辐射网络来解释。图中每一条线路上均装有过流保护tI，当其动作时限按阶梯形选择时，断路器1DL处的继电保护时限最长。为了加速切除故障，在1QF处可采用自动重合闸前加速保护动作方式。即在1QF处不仅有过流保护,还装设有图4-2单端供电的一次重合闸原理接线图+-1KAMCSBAC11KAMIKT(R)QF29KAM10RR11KAM3接信号SBAB11KAM2KC(L)QF111KAMV11KAM1XB接信号KS1KAMIKAM3KAM12KAM44保护加速17RHLKAM21210119KT1KAMV53R66R34R8KTKT25R79KAMAABC+EFEFSBSBDCH-1能保护到L3的电流速断保护I和自动重合闸装置ARV.这时不论是在线路L1、L2或L3上发生故障，1QF处的电流速断保护都无延时地断开断路器1QF，然后自动重合闸装置将断路器重合一次。如果是暂时性故障，则重合成功，恢复正常供电。如果是永久性故障，则在1QF重合之后，过流保护将按时限有选择性地将相应的断路器跳开。即当K3点故障时，由3QF的保护跳开3QF；若3QF保护拒动,则由2QF保护跳开断路器2QF。“前加速”方式主要用于35千伏以下的网络。图4-3重合闸前加速保护动作的原理说明图4．自动重合闸后加速保护动作重合闸后加速保护动作简称为“后加速”。采用这种方式时，就是第一次故障时，保护按有选择性的方式动作跳闸。如果重合于永久故障，则加速保护动作，瞬时切除故障。采用“后加速”方式时，必须在每条线路上都设有选择性的保护和自动重合闸装置。如图4-4所示，当任一线路上发生故障时,首先由故障线的选择性保护动作将故障切除,然后由故障线路的ARV进行重合,同时将选择性保护的延时部分退出工作.如果是暂时性故障,则重合成功,恢复正常供电.如果是永久性故障,故障线的保护便瞬时将故障再次切除。图4-4重合闸后加速保护动作的原理说明图在35千伏以上的高压网络中，由于通常都装有性能较好的保护(如距离保护等)，所以第一次有选择性动作的时限不会很长(瞬动或延时0.5秒)，故“后加速”方式在这种网络中广泛采用。5．断路器防止“跳跃”的基本概念DJZ-Ⅲ型试验台的跳闸回路原理图如图4-5所示。当断路器合闸后，如果由于某种原因造成控制开关K2的触点或自动装置的触点5KM2未复归，此时如发生短路故障，继电保护动作使断路器跳闸，则会出现多次的“跳—合”现象，此现象称为“跳跃”，所谓防跳就是采取措施防止断路器出现多次跳合现象的发生。防止跳跃采取的措施是增加一个防跳中间继电器KM2，它有两个线圈，一1QFARVItIL12QFItL23QFItL31QFARVIt2QFIt3QFIARVARV个电流启动线圈串于跳闸回路中，另一个是电压自保持线圈，经过自身的常开触点并联于合闸接触器中，此外在合闸回路上还串接了一个KM2的常闭触点。原理图见DJZ-IIIC接线图纸。当利用手动合闸开关SAV2或自动装置5KM2进行合闸时，如合闸于短路故障上，继电保护动作，使断路器跳闸，此时，跳闸电流流过KM2的电流启动线圈，使KM2动作，其常闭接点断开合闸回路，常开接点接通3KM的电压线圈。若由于某种原因使SAV2或5KM1不能断开，合闸脉冲不能解除，则KM2电压线圈通过SAV2或5KM2实现自保持，长期断开合闸回路KM2断开，使断路器不能再次合闸。只有当合闸脉冲解除KM2电压自保持线圈断电后，才能恢复正常状态。三、实验内容1、电流微机保护与重合闸继电器配合实验本次实验选择最大运行方式下模拟线路三相短路实验。（1）按微机电流保护实验接线。将电磁型重合闸继电器下方的接线端子上下短接，将重合闸继电器的动作延时时间整定为5s，防跳开关选择ON，加速开关置于正中位置（关闭状态）。（2）将台面上部的LP1、LP2接通（微机出口连接片投入）。（3）将线路电阻滑动头移到3处。（4）系统运行方式选择开关置于“最大”位置处。（5）合上三相电源开关，合上单相电源开关，合上直流电源开关。（6）将无时限电流速断保护（I段）动作电流整定为2.58A，动作时间整定为0.05s；带时限电流速断保护（II段）动作电流整定为1.39A，动作时间整定为0.5s；定时限过电流保护（III段）动作电流整定为0.81A，动作时间整定为1s。将三段电流保护全部投入，低压闭锁投入，重合闸继电器功能选择开关投入“ON”位置。将电磁型重合闸继电器投入。（7）合上1KM和2KM模拟断路器，将实验电压调整至50V，让系统在正常状态下运行约30秒钟，让重合闸继电器充电电容充电，直到重合闸继电器充电指示灯变亮。（8）合上SA、SB、SC短路模拟开关。合上3KM短路按钮，等待微机电流保护将2KM断路器跳闸后，迅速将3KM短路按钮弹起来。观察现象并做好记录。实验现象：断路器跳闸后又合闸（9）按下信号复归按钮，将保护动作指示灯熄灭后，重新合上2KM断路器。等待30s以上，等待重合闸继电器充电指示灯变亮后，重新模拟短路故障。这回无需将3KM短路按钮弹起，观察现象并做好记录。实验现象：断路器先跳闸再合闸，最后跳闸。（10）将加速开关分别置于“前加速”和“后加速”位置，重复实验步骤（9），观察现象并做好记录。实验现象：1.前加速：断路器先跳闸再合闸，最后跳闸。2.后加速：断路器先跳闸再合闸，最后跳闸。2、微机距离保护自动重合闸实验（1）将电磁型重合闸继电器退出，并拆除其下方的接线。（2）从线路PT端子将三相电压信号引入微机保护装置的PT输入端子中。（3）修改微机保护装置的整定值，将距离保护投入，电阻分量整定为4，电抗I段整定为8，电抗II段整定为12.5，电抗III段整定为25，II段延时0.5s，III段延时1.0s，以及“重合闸”的状态置为“ON”，重合闸时间1s；同时将微机电流保护三段均退出。（4）合上1KM和2KM模拟断路器，将实验电压调整至50V。将线路电阻滑动头移动到3处。（5）自行选择短路类型后，按下3KM短路按钮模拟短路故障，无需将3KM弹起，观察现象并做好记录。